Применение углеродного остатка переработки лигнина в качестве адсорбента для органических соединений

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В работе представлены результаты по использованию углеродного остатка плазменно-каталитического пиролиза лигнина в качестве адсорбента для ряда модельных органических соединений и гудрона. Показана возможность пиролитической переработки адсорбированных соединений под действием микроволнового излучения (МВИ). Изучена зависимость нанесенного железа на скорость и глубину переработки адсорбированных органических соединений. Показано, что нанесение 5 мас. % Fe позволяет достигать 100%-ной конверсии адсорбата при температурах на 100–50°С ниже, чем при использовании немодифицированного углеродного адсорбента. Деструкция адсорбата в токе углекислого газа под действием МВИ позволяет получать синтез-газ состава 2Н2 : 1СО с выходом до 15–25%.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Григорий Игоревич Константинов

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Email: chistyakov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-2579-0083

к.х.н.

Russian Federation, 119991, Москва

Алина Владимировна Манекина

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Email: chistyakov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0009-0005-7679-6871

инженер

Russian Federation, 119991, Москва

Андрей Валерьевич Чистяков

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Author for correspondence.
Email: chistyakov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-4443-7998

к.х.н.

Russian Federation, 119991, Москва

Марк Вениаминович Цодиков

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Email: chistyakov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-8253-2945

д.х.н., проф.

Russian Federation, 119991, Москва

References

  1. Norgren M., Edlund H. Lignin: recent advances and emerging applications // Current Opinion in Colloid & Interface Science. 2014. V. 19. № 5. P. 409–416. https://doi.org/10.1016/j.cocis.2014.08.004
  2. Vanholme R., Demedts B., Morreel K., Ralph J., Boerjan W. Lignin biosynthesis and structure // Plant Physiology. 2010. V. 153. № 3. P. 895–905. https://doi.org/10.1104/pp.110.155119
  3. Constant S., Wienk H.L.J., Frissen A.E., de Peinder P., Boelens R., Van Es D.S. Grisel R.J.H., Weckhuysen B.M., Wouter J.J., Huijgen W.J.J., Gosselink R.J.A., Bruijnincx P.C.A. New insights into the structure and composition of technical lignins: a comparative characterisation study // Green Chemistry. 2016. V. 18. № 9. P. 2651–2665. https://doi.org/10.1039/C5GC03043A
  4. Liu C.J. Deciphering the enigma of lignification: precursor transport, oxidation, and the topochemistry of lignin assembly // Molecular Plant. 2012. V. 5. № 2. P. 304–317. https://doi.org/10.1093/mp/ssr121
  5. O’Brien J.A., Daudi A., Butt V.S., Bolwell G.P. Reactive oxygen species and their role in plant defence and cell wall metabolism // Planta. 2012. V. 236. № 3. P. 765–779. https://doi.org/10.1007/s00425-012-1696-9
  6. Upton B.M., Kasko A.M. Strategies for the conversion of lignin to high-value polymeric materials: review and perspective // Chem. Rev. 2015. V. 116. № 4. P. 2275–2306. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00345
  7. Zakzeski J., Bruijnincx P.C., Jongerius A.L., Weckhuysen B.M. The catalytic valorization of lignin for the production of renewable chemicals // Chem. Rev. 2010. V. 110. № 6. P. 3552–3599. https://doi.org/10.1021/cr900354u
  8. Xu C., Arancon R.A.D., Labidi J., Luque R. Lignin depolymerisation strategies: towards valuable chemicals and fuels // Chem. Society Rev. 2014. V. 43. № 22. P. 7485–7500. https://doi.org/10.1039/C4CS00235K
  9. Li C., Zhao X., Wang A., Huber G.W., Zhang T. Catalytic transformation of lignin for the production of chemicals and fuels // Chem. Rev. 2015. V. 115. P. 11559–11624. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00155
  10. Azadi P., Inderwildi O.R., Farnood R., King D.A. Liquid fuels, hydrogen and chemicals from lignin: a critical review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2013. V. 21. P. 506–523. https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.12.022
  11. Joffres B., Laurenti D., Charon N., Daudin A., Quignard A., Geantet C. Thermochemical conversion of lignin for fuels and chemicals: a review // Oil & Gas Science and Technology–Revue d’IFP Energies Nouvelles. 2013. V. 68. № 4. P. 753–763. https://doi.org/10.2516/ogst/2013132
  12. Hu T.Q. Characterization of Lignocellulosic Materials. Oxford: Blackwell, 2008. P. 148–170. https://doi.org/10.1002/9781444305425
  13. Tsodikov M.V., Ellert O.G., Nikolaev S.A., Arapova O.V., Konstantinov G.I., Bukhtenko O.V., Vasil’kov A.Y. // Chem. Engineer. J. 2017. V. 309. P. 628–637. https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.10.031
  14. Арапова О.В., Чистяков А.В., Цодиков М.В., Моисеев И.И. Лигнин-возобновляемый ресурс углеводородных продуктов и энергоносителей (обзор) // Нефтехимия. 2020. Т. 60. № 3. С. 251–269. https://doi.org/10.31857/S0028242120030041 [Arapova O.V., Chistyakov A.V., Tsodikov M.V., Moiseev I.I. Lignin as a renewable resource of hydrocarbon products and energy carriers (a review) // Petrol. Chemistry. 2020. V. 60. P. 227–243. https://doi.org/10.1134/S0965544120030044]
  15. Haber J. Surface area and porosity // Catalysis Today. 1994. V. 20. № 1. P. 11–16. https://doi.org/10.1016/0920-5861(94)85010-0
  16. Barrett E.P., Joyner L.G., Halenda P.P. The determination of pore volume and area distributions in porous substances. I. Computations from nitrogen isotherms // J. Am. Chem. Soc. 1951. V. 73. № 1. P. 373–380. https://doi.org/10.1021/ja01145a126
  17. Dubinin M.M. Surface and porosity of adsorbents // Russ. Chem. Rev. 1982. V. 51. № 7. P. 605. https://doi.org/10.1070/RC1982v051n07ABEH002876
  18. Чистяков А.В., Константинов Г.И., Цодиков М.В., Максимов А.Л. Скоростное превращение метана в водород на поверхности углеродного адсорбента, стимулированное микроволновым излучением // Доклады РАН. Химия, науки о материалах. 2021. Т. 498. № 1. С. 64–68. https://doi.org/10.31857/S2686953521030031
  19. Kocheva L.S., Karmanov A.P., Kuz’min D.V., Dalimova G.N. Lignins from annual grassy plants // Chemistry of Natural Compounds. 2011. V. 47. № 5. P. 792–795. https://doi.org/10.1007/s10600-011-0061-8
  20. Wen J.L., Xue B.-L., Xu F., Sun R.-C., Pinkert A. Unmasking the structural features and property of lignin from bamboo // Industrial crops and products. 2013. V. 42. P. 332–343. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2012.05.041
  21. Thakur V.K., Thakur M.K. Recent advances in green hydrogels from lignin: a review // Intern. J. Biol. Macromol. 2015. V. 72. P. 834–847. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2014.09.044
  22. Laurichesse S., Avérous L. Chemical modification of lignins: towards biobased polymers // Progress in Polymer Science. 2014. V. 39. № 7. P. 1266–1290. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2013.11.004
  23. Pan X., Kadla J.F., Ehara K., Gilkes N., Saddler J.N. Organosolv ethanol lignin from hybrid poplar as a radical scavenger: relationship between lignin structure, extraction conditions, and antioxidant activity // J. Agric Food Chem. 2006. V. 54. P. 5806–5813. https://doi.org/10.1021/jf0605392
  24. Cruz J.M., Domínguez J.M., Domínguez H., Parajó J.C. Antioxidant and antimicrobial effects of extracts from hydrolysates of lignocellulosic materials // J. Agric. Food Chem. 2001. V. 49. P. 2459–2464. https://doi.org/10.1021/jf001237h
  25. Toh K., Nakano S., Yokoyama H., Ebe K., Gotoh K., Noda H. Anti-deterioration effect of lignin as an ultraviolet absorbent in polypropylene and polyethylene // Polym. J. 2005. V. 37. № 8. P. 633. https://doi.org/10.1295/polymj.37.633

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Comparative graph of the heating rate of UA with tar adsorbed in the pores in an argon environment under MWR irradiation (curve 1) and convective heating (curve 2).

Download (81KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences